6
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Augmented Reality Augmented Reality (AR) merupakan teknologi yang tergolong masih baru di dunia teknologi informasi yang menggabungkan obyek dua dimensi virtual ke dalam lingkungan tiga dimensi kemudian menampilkan obyek virtual tersebut secara nyata atau real-time. (Shiddiqi & Hendrianto, 2012).
Tujuan dari AR adalah mengambil dunia nyata sebagai dasar dengan menggabungkan beberapa teknologi virtual dan menambahkan data konstektual agar pemahaman manusia sebagai penggunanya menjadi semakin jelas. Data konstektual ini dapat berupa komentar audio, data lokasi, konteks sejarah, atau dalam bentuk lainnya. Pada saat ini, AR telah banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti kedokteran, militer, manufaktur, hiburan, museum, game pendidikan, pendidikan, dan lain-lain. (Berki, 2011).
Ronald T. Azuma menyimpulkan dalam surveynya pada tahun 1997 bahwa Augmented Reality (AR) merupakan pengembangan dari Virtual Environment (VE) yang dewasa ini lebih dikenal sebagai Virtual Reality. Teknologi Virtual Reality membuat seorang user merasa berada di dalam sebuah lingkungan virtual di mana user akan dikelilingi oleh tampilan virtual tersebut. Sementara itu Augmented Reality (AR) merupakan kebalikan dari Virtual Reality yang memungkinkan seorang user menampilkan sebuah obyek virtual di dalam dunia nyata.
Berikut adalah sebuah diagram pada gambar 2.1, bernama Reality Virtuality Continum yang dibuat oleh Milgram, P. Takemura, H. Utsumi, A. Kishino. F (1994) yang menjelaskan bagaimana sebenarnya interaksi antara dunia nyata (real environment) dan dunia virtual (virtual environtment). Dimana kedua hal tersebut dijembatani oleh Augmented Reality (AR) dan Virtual Reality.
7
Gambar 2.1. Reality Virtuality Continum (Milgram, dkk , 1994).
Ronald T. Azuma juga mendefinisikan Augmented Reality sebagai sistem yang memiliki karakteristik sebagai berikut: 1. Menggabungkan lingkungan nyata dan virtual 2. Berjalan secara interaktif dalam waktu nyata 3. Integrasi dalam tiga dimensi (3D),
Gambar 2.2. Augmented Reality Sumber: (Martono & Kridalukmana., 2014).
Pada Gambar 2.2, dapat dilihat sebuah aplikasi Augmented Reality (AR) di mana sebuah marker yang ada pada sebuah bidang datar kemudian di-scan melalui kamera handphone yang kemudian divisualisasikan melalui layar handphone tersebut.
8
Bidang-bidang yang pernah menerapkan teknologi Augmented Reality adalah:
1. Kedokteran (Medical) Teknologi pencitraan sangat dibutuhkan di dunia kedokteran, seperti misalnya, untuk simulasi operasi, simulasi pembuatan vaksin virus, dll. Untuk itu, bidang kedokteran menerapkan Augmented Reality pada visualisasi penelitian mereka.
2. Hiburan (Entertainment) Dunia hiburan membutuhkan Augmented Reality sebagai penunjang efek-efek yang akan dihasilkan oleh hiburan tersebut. Sebagai contoh, ketika sesorang wartawan cuaca memperkirakan ramalan cuaca, dia berdiri di depan layar hijau atau biru, kemudian dengan teknologi augmented reality, layar hijau atau biru tersebut berubah menjadi gambar animasi tentang cuaca tersebut, sehingga seolah-olah wartawan tersebut, masuk ke dalam animasi tersebut.
3. Latihan Militer (Military Training) Militer telah menerapkan Augmented Reality pada latihan tempur mereka. Sebagai contoh, militer menggunakan Augmented Reality untuk membuat sebuah permainan perang, dimana prajurit akan masuk kedalam dunia game tersebut, dan seolah-olah seperti melakukan perang sesungguhnya.
4. Engineering Design Seorang
engineering
design
membutuhkan
Augmented
Reality
untuk
menampilkan hasil design mereka secara nyata terhadap klien. Dengan Augmented Reality klien akan tahu, tentang spesifikasi yang lebih detail tentang desain mereka.
5. Robotics dan Telerobotics Dalam bidang robotika, seorang operator robot, mengunnakan pengendari pencitraan visual dalam mengendalikan robot itu. Jadi, penerapan Augmented Reality dibutuhkan di dunia robot.
9
6. Consumer Design Virtual reality telah digunakan dalam mempromsikan produk. Sebagai contoh, seorang pengembang menggunkan brosur virtual untuk memberikan informasi yang lengkap secara 3D, sehingga pelanggan dapat mengetahui secara jelas, produk yang ditawarkan. (Andriyadi, 2011).
Alur kerja aplikasi secara umum dimulai dari pengambilan gambar marker dengan kamera atau webcam. Marker tersebut dikenali berdasarkan feature yang dimiliki, kemudian masuk ke dalam object tracker yang disediakan oleh Software Development Kit (SDK). Di sisi lain, marker tersebut telah didaftarkan dan disimpan ke dalam database. Object tracker selanjutnya akan melacak dan mencocokkan marker tersebut agar dapat menampilkan informasi yang sesuai. Hasil keluaran pelacakan marker segera ditampilkan ke dalam layar komputer dan layar smartphone. Informasi yang ditampilkan melekat pada marker bersangkutan secara real time. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.3. (Yudiantika, dkk, 2013).
Gambar 2.3. Alur kerja aplikasi Augmented Reality (AR) Sumber: (Yudliantika, dkk, 2013).
2.2 Objek Video Augmented Reality Dalam penerapan teknologi Augmented Reality (AR) ada beberapa objek utama yag dapat divisualisasikan melalui marker, yaitu objek text, gambar, maupun video. Masing-masing objek tersebut merupakan objek dengan tampilannya masing-masing
10
yang sudah tenu berbeda, namun tata cara penerapannya di dalam Augmented Reality (AR) relatif sama, yang membedakannya hanyalah format dari masing-masing konten objek tersebut. Misalnya, .jpeg untuk objek gambar 2D dan .mp4 untuk konten video.
Penerapan konten video di dalam Augmented Reality (AR) sangat dipengaruhi oleh spesifikasi dari smartphone. Semakin tinggi spesifikasi dari smartphone yang digunakan maka semakin banyak fitur dalam Augmented Reality (AR) yang dapat digunakan. Perangkat yang tidak mendukung pemutaran video pada permukaan marker hanya dapat memutar video pada mode fullscreen (tidak tampak melekat di atas marker.
Video-video yang terdaftar ke dalam aplikasi akan tersimpan ke dalam RAM perangkat smartphone sehingga semakin banyak video yang dimuat maka akan semakin menurunkan performa perangkat smartphone saat menjalankan aplikasi. Ditinjau dari sisi pengembangan aplikasi, banyaknya muatan video ke dalam aplikasi juga akan membuat ukuran aplikasi menjadi sangat besar, serta tidak mendukung banyak format video. Format video yang dapat digunakan adalah .mp4 dan .m4v. Sedangkan format lain seperti .vlc, .avi, dan .mkv belum mendukung secara penuh.. (Yudliantika, dkk, 2013). Contoh penggunaan konten video Augmented Reality dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4. Penerapan Konten Video Dalam Augmented Reality. Sumber: (Yudliantika, dkk, 2013).
11
2.3 Marker Marker adalah salah satu komponen penting dalam pengelolaan aplikasi Augmented Reality (AR). Marker akan digunakan sebagai media yang menjadi sumber informasi yang akan diterima oleh mobile devices atau smartphone. Marker akan dikenali oleh kamera webcam atau pun kamera smartphone sebagai bentuk simbol obyek nyata yang akan menjadi prantara antara devices dengan model 3D dari setiap obyek Augmented Reality (AR). (Martono & Kridalukamana, 2014).
Berikut ini merupakan beberapa jenis marker yang digunakan dalam aplikasi Augmented Reality (AR).
1. Quick Response (QR). Kode dua dimensi yang terdiri dari banyak kotakyang diatur dalam pola persegi. Biasanya QR ini berwarna hitam dan putih, kode QR diciptakan di Jepang pada awal 1990-an dan digunakan untuk melacak berbagai bagian dalam manufaktur kendaraan. Dan saat ini QR digunakan sebagai link cepat ke suatu website, dial cepat untuk nomor telepon, atau bahkan dengan cepat mengirim pesan SMS. Bentuk dari marker Quick Response (QR) Code dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5. Quick Response (QR) Code.
2. Fiducial Marker Fiducial Marker merupakan bentuk marker yang paling sering digunakan dalam teknolohi Augmented Reality (AR), karena marker ini digunakan untuk melacak benda-benda di virtual reality tersebut. kotak hitam dan putih digunakan sebagai titik referensi atau untuk memberikan skala dan orientasi ke aplikasi. Bila penanda
12
tersebut terdeteksi dan dikenali maka augmented reality akan keluar dari marker ini. Bentuk dari Fiducial Marker dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Fiducial Marker.
3. Markerless Marker Markerless Marker berfungi sama seperti fiducial marker namun bentuk Markerless Marker tidak harus kotak hitam putih, Markerless Marker ini bisa berbentuk gambar yang mempunyai banyak warna seperti yang terlihat pada gambar 2.7. (Nugroho, 2013).
Gambar 2.7. Markerles Marker.
2.4 Unity 3D Unity 3D adalah perangkat lunak game engine untuk membangun permainan 3 Dimensi (3D). Game engine merupakan komponen yang ada di balik layar setiap video game. Adapun fitur-fitur yang dimiliki oleh unity 3D antara lain sebagai berikut:
13
1. Integrated development environment (IDE) atau lingkungan pengembangan terpadu. 2. Penyebaran hasil aplikasi pada banyak platform 3. Engine grafis menggunakan Direct3D (windows), OpenGL (Mac, Windows), OpenGL ES (iOS), dan Proprietary API (Wii) 4. Game scripting melalui Mono. Scripting yang dibangun pada Mono, implementasi open source dari NETFramework. Selain itu pemrograman dapat menggunakan UnityScript (bahasa custom dengan sintaks JavaScript-inspired), bahasa C# atau BOO (yang memiliki sintaks Python-inspired).
Mesh merupakan bentuk dasar dari objek 3D. Pembuatan mesh tidak dilakukan pada Unity. Sementara Game Object adalah kontainer untuk semua komponen lainya. Semua objek dalam permainan disebut game objects.
Material digunakan dan dihubungkan dengan mesh atau renderer partikel yang melekat pada game objek. Material berhubungan dengan penyaji mesh atau partikel yang melekat pada gameobjek tersebut. Mereka memainkan bagian penting dalam mendefinisikan bagaimana objek ditampilkan . Mesh atau partikel tidak dapat ditampilkan tanpa material karena material meliputi referensi untuk Shader yang digunakan untuk membuat mesh partikel. Material digunakan untuk menempatkan tekstur ke Game Objects.
Unity
mendukung
pengembangan
aplikasi
android.
Sebelum
dapat
menjalankan aplikasi yang dibuat dengan unity android, diperlukan adanya pengaturan lingkungan pengembang android pada perangkat. Untuk itu, pengembang perlu mendownload dan menginstal SDK Android dan menambahkan perangkat fisik ke sistem. Unity memungkinkan pemanggilan fungsi custom yang ditulis dalam C / C + + secara langsung dan Java secara tidak langsung dari script C #.
QCAR SDK membutuhkan renderer untuk menampilkan objek virtual kedalam lingkungan nyata. Proses pelacakan posisi dan orientasi hingga mengenali target sebagai tempat memunculkan objek dilakukan dengan sistem QCAR. Sedangkan Unity 3D berperan dalam menciptakan objek maya 3D dan proses rendering grafis
14
sama seperti yang dilakukan pada lingkungan antarmuka Unity 3D. Dapat dilihat pada gambar 2.8
Gambar 2.8. Diagram rendering Unity 3D.
Pada gambar 2.8 terlihat hasil akhir objek yang akan dimunculkan setelah pelacakan. Setiap objek yang akan dimunculkan memiliki bentuk dan tekstur masingmasing. Objek juga tidak selalu bersifat statis. Seringkali objek yang diinginkan adalah objek bergerak. Unity bertugas memproses ini sehingga objek-objek tersebut dapat muncul dengan baik pada perangkat android. (Yoze, 2012).
2.5 QCAR Vuforia SDK Qualcomm Augmented Reality (QCAR) adalah sebuah SDK (Software Development Kit) augmented reality yang dikeluarkan oleh qualcomm (sekarang lebih dikenal vuforia SDK). QCAR menyediakan teknologi visi komputer yang dengan sangat erat menyelaraskan grafis dari sebuah permukaan yang dicetak dengan objek 3D sederhana.
Dengan memberikan generasi baru yaitu interaktif 3D, Qualcomm Augmented Reality memberikan beberapa keuntungan, seperti: 1. Teknologi komputer vision untuk menyelaraskan gambar yang tercetak dan object 3D. 2. Mendukung beberapa alat development seperti Eclipse, (AndroidTM), Xcode. (Solin, 2014).
SDK ini menggunakan teknologi computer vision untuk mengenali dan melacak gambar target dan objek 3D yang sederhana secara real time. Dengan kemampuan ini,memungkinkan para developer untuk membuat posisi dan orientasi
15
objek virtual seperti model 3D dan media-media lainnya yang berkaitan dengan dunia nyata
dapat
dilihat
melalui
kamera
dari
perangkat
mobile. Objek virtual tersebut selanjutnya melacak posisi orientasi dari gambar secara real
time
sehingga
perspektif
dari pengguna pada objek tersebut sesuai dengan perspektif mereka pada target gambar, sehingga terlihat bahwa objek virtual tersebut adalah bagian dari dunia nyata. (Azhar, 2014).
Sebuah aplikasi AR berbasis QCAR SDK dari komponen inti berikut: 1. Kamera. Memastikan bahwa setiap frame ditangkap dan diteruskan secara efisien untuk dilacak. 2. Images Converter. Format piksel tunggal converter mengkonversi antara format kamera (misalnya YUV12) ke format yang sesuai untuk rendering OpenGL ES (misalnya RGB565) dan untuk pelacakan. 3. Pelacak. Pelacak berisi algoritma visi komputer yang mendeteksi dan melacak objek dunia nyata dalam bingkai kamera video. 4. Video Background Render. Merender gambar kamera yang tersimpan dalam state objek. 5. Kode Aplikasi. Pengembang aplikasi harus menginisialisasi semua komponen di atas dan melakukan tiga langkah kunci dalam kode aplikasi: a. Menanyakan pada state objek tentang target yang baru terdeteksi atau state terbaru dari elemen ini. b. Memperbarui logika aplikasi degan input data baru. c. Merender tampilan grafis yang tertambah. 6. Target Resource. Dibuat berdasarkan sistem manajemen target online.
SDK QCAR akan melacak trackable yang merupakan kelas dasar yang mewakili semua objek yang berada di dunia nyata. Ketika terlacak, trackable memiliki nama, ID, status dan informasi. Ada beberapa jenis trackable dalam markerless Augmented Reality yang dimungkinkan oleh QCAR, yaitu Images Target dan Multi Target. SDK QCAR menggunakan sistem koordinat tangan kanan. Setiap target gambar mendefinisikan sistem koordinat lokal dengan (0,0,0) di pusat target. + X kearah kanan, + Y mengarah naik, + keluar dari trackable yang dapat dilacak.
16
QCAR memungkinkan objek yang berupa citra maya 3D ataupun 2D muncul pada layar peranti Android dan langsung ditampilkan diatas frame-frame video yang ditangkap kamera. Bebeda dengan metode marker yang menjadikan sebuah kotak hitam pada marker sebagai penghitung posisi relatif kamera, pada markerless Augmented Reality hal ini terjadi langsung diatas gambar ataupun permukaan yang menjadi trackable.
Untuk mendeteksi target yang ada pada setiap frame dalam video itu dibutuhkan sebuah library. QCAR menyediakan library libQCAR.so. Library libQCAR.so inilah yang menjadi sistem aplikasi sehingga pelacakan target bisa dilakukan dengan mudah. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.9. (Yoze, 2012).
Gambar 2.9. Block Diagram Pelacakan QCAR.
2.6 Blender 3D Maker Blender adalah salah satu software open source yang digunakan untuk membuat konten multimedia khusunya 3 Dimensi , ada beberapa kelebihan yang dimiliki Blenderdibandingkan software sejenis. Berikut beberapa kelebihannya:
17
1. Open Source, Blender merupakan salah satu softwareopen source, dimana kita bisa bebas memodifikasi source code untuk keperluan pribadi maupun komersial, asal tidak melanggar GNU General Public License yang digunakan Blender. 2. Multi Platform, Karena sifatnya yang open source, Blender tersedia untuk berbagai macam operasi sistem sepertiLinux, Mac dan Windows Update, Dengan status yang Open Source, Blender bisa dikembangkan oleh siapapun. Sehingga update software ini jauh lebih cepat dibandingkan software sejenis lainnya. 3. Free, Blender merupakan sebuah software yang GratisBlender gratis bukan karena tidak laku, melainkan karena luar biasanya fitur yang mungkin tak dapat dibeli dengan uang, selain itu dengan digratiskannya software ini, siapapun bisa berpartisipasi dalam mengembangkannya untuk menjadi lebih baik. 4. Lengkap, Blender memiliki fitur yang lebih lengkap dari software 3D lainnya. Blender tersedia fitur Video editing, Game Engine, Node Compositing, Sculpting. Dan bukan lagi plugin, tapi sudah include atau di-bundling. 5. Ringan, Blender relatif ringan jika dibandingkan software sejenis. Hal ini terbuti dengan sistem minimal untuk menjalankan Blender. Hanya dengan RAM 512 dan prosesor Pentium 4 dan VGA on board, Blender sudah dapat berjalan dengan baik. 6. Komunitas Terbuka, Tidak perlu membayar untuk bergabung dengan komunitas Blender yang sudah tersebar di dunia. Dari yang baru sampai yang sudah ahli terbuka untuk menerima masukan dari siapapun, selain itu mereka juga saling berbagi tutorial dan file secara terbuka. Salah satucontoh nyatanya adalah OPEN MOVIE garapan Blender Institute. (Adam, dkk, 2012).
18
2.7 Android Menurut situs resmi Android (www.android.com). Android adalah sistem operasi untuk telepon seluler yang berbasis Linux. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang buat menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak. Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, TMobile, dan Nvidia. (Yoze, 2012). Adapun versi-versi Android yang pernah dirilis adalah sebagai berikut: 1.
Android versi 1.1
2.
Android versi 1.5 (Cupcake)
3.
Android versi 1.6 (Donut)
4.
Android versi 2.0/2.1 (Eclair)
5.
Android versi 2.2 (Froyo)
6.
Android versi 2.3 (Gingerbread)
7.
Android versi 3.0/3.1/3.2 (Honeycomb)
8.
Android versi 4.0 (Ice Cream Sandwich)
9.
Android versi 4.1/4.2/4.3 (Jellybean)
10. Android versi 4.4 (Kitkat), dan 11. Android versi 5.0 (Lollypop). (Android, 2014).
2.8 Film Film bukanlah merupakan hasil kerja satu orang melainkan pekerjaan kolektif yang terdiri dari Penulis Skenario, Juru Kamera, Juru Penata Suara, Bintang Film, Sutradara dan Produser Film. Namun jika dilihat dari asal mulanya, film adalah suatu pita yang terbuat dari mika yang tipis (celluloid). Salah satu permukaan celluloid ini dibubuhi dengan obat film dan apabila diberi cahaya akhirnya akan mengeluarkan gambar yang ditangkap oleh lensa. Gambar yang ditangkap oleh lensa biasanya diproyeksikan pada bidang datar atau layar yang bewarna putih.
19
Jika dipandang dari suatu segi, pembuatan film hampir sama dengan Photographis. Film juga diartikan sebagai rangkaian pemotretan yang berturut-turut yang kemudian diproyektir kembali dengan satu kecepatan sekurang-kurangnya 16 gambar/detik, sehingga nampak lah suatu gambar yang bergerak. (Triananta, 2001).
2.9 Penelitian yang Relevan Untuk melengkapi pengetahuan tentang Augmented Reality menggunakan Vuforia SDK dan Unity 3D. Berikut ini adalah tabel 1 yang berisi tentang hasil penelitian sebelumnya yang telah membahas: Tabel 1. Hasil Penelitian Augmented Reality berbasis Android menggunakan Unity3D dan Vuforia SDK No 1
2
Penulis
Judul
Azhar, (2014) Pemanfaatan Augmented Reality Untuk Game “Ranger Target” Fps Berbasis Android Menggunakan Unity 3d Dan Vuforia Sdk
Muhammad Rifa’I, dkk, (2014)
Penerapan Teknologi Augmented Reality Pada Aplikasi Katalog Rumah Berbasis Android
Hasil Penelitian Pada penelitian ini disimpulkan bahwa kamera dapat kalibrasidengan target pada jarak sampai 1,25 meterdengan waktu 1,25 detik dan deteksi yangcukup jauh sampai 8 meter pada pengujian marker berukuran A4. Dari hasil penelitian yang dilakukan pada library Vuforia SDK yang digunakan untuk membangun aplikasi Augmented Reality didapatkan bahwa library tersebut mampu membangun suatu aplikasi untuk menampilkan objek3D pada marker yang dikenali yang tertangkap pada kamera. Aplikasi yang menggunakan Unity3D dan Vuforia SDK tersebut membutuhkan spesifikasi smartphone yang sangat tinggi dari segi ukuran prosesor dan RAM yang dapat dilihat pada pengujian sebelumnya yaitu: - Device 1 (Smartfren Andromax U) membutuhkan waktu 28 detik untuk loading .
20 Tabel 1. Lanjutan No
Penulis
Judul
Hasil Penelitian kamera menu explore rumah 3D dan 19 detik untuk loading kamera menu explore denah ruang. - Device 2 (Sony Xperia SP) membutuhkan waktu 10 detik untuk loading kamera menu explore rumah 3D dan 8 detik untuk loading kamera menu explore denah ruang. - Device 3 (Samsung Galaxy Tab P7300) membutuhkan waktu 16 detik untuk loading kamera menu explore rumah 3D dan 12 detik untuk loading kamera menu explore denah ruang.
